QGC代码解析之地图和位置服务(二十三）

原创于 2025-09-23 08:53:55 发布 · 1.2k 阅读

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#架构 #开源地面站 #无人机 #系统架构

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地图和位置服务系统提供 QGroundControl 的地图功能，包括在线图块获取、离线地图缓存以及与多家地图提供商的集成。该系统作为 Qt Location 插件，用于处理基于图块的飞行显示和任务规划地图。

本文档涵盖地图引擎、图块缓存和地图提供程序集成。有关显示地图的 UI 组件，请参阅飞行显示和主视图。

系统架构

该地图系统以 Qt Location 插件的形式构建，集成了多个地图提供商和复杂的图块缓存机制。该架构由多个关键层级构成，协同工作，提供无缝的地图功能。

核心系统组件

Tile 请求流程

地图提供商系统

地图提供程序系统在通用接口后面抽象不同的图块服务，从而允许 QGroundControl 支持具有一致行为的多个地图提供程序。

提供商架构

提供商注册和访问

该类UrlFactory作为所有地图提供者的静态注册表，提供通过类型或 Qt 地图 ID 访问提供者的方法：

方法	目的	返回类型
`getProviders()`	获取所有注册的提供商	`QList<SharedMapProvider>`
`getMapProviderFromQtMapId()`	通过 Qt 地图 ID 查找提供商	`SharedMapProvider`
`getMapProviderFromProviderType()`	按类型字符串查找提供商	`SharedMapProvider`
`getProviderTypes()`	获取提供者类型名称列表	`QStringList`
`getTileURL()`	获取坐标的瓦片 URL	`QUrl`
`getTileCount()`	计算瓷砖面积	`QGCTileSet`

瓦片缓存系统

图块缓存系统使用 SQLite 数据库为地图图块提供持久存储，并由后台工作线程异步管理所有缓存操作。

缓存数据库模式

视频源类型和协议支持

系统支持多种不同传输协议的视频输入源：

视频配置系统

该类VideoSettings通过 QGroundControl 基于事实的设置系统管理所有与视频相关的配置。它根据编译时特性和运行时设备可用性动态构建可用的视频源选项。

设置事实结构

视频设置被定义为具有元数据的事实src/设置/视频.SettingsGroup.json1-139关键配置元素包括：

环境	目的	类型	默认
`videoSource`	活动视频输入源	字符串枚举	因平台而异
`udpUrl`	UDP 流端点	细绳	“0.0.0.0:5600”
`rtspUrl`	RTSP 流 URL	细绳	“”
`tcpUrl`	TCP 流端点	细绳	“”
`aspectRatio`	显示宽高比	漂浮	1.777777
`videoFit`	缩放模式	枚举	“适合身高”
`recordingFormat`	录音文件格式	枚举	“mkv”
`maxVideoSize`	录音存储限制	uint32	10240 MB
`streamEnabled`	启用/禁用流媒体	布尔值	真的
`lowLatencyMode`	减少延迟优化	布尔值	错误的
`forceVideoDecoder`	硬件解码器选择	枚举	“默认”

动态源检测

视频源在初始化过程中动态填充src/设置/VideoSettings.cc24-65：

// Network streaming sources (conditional on GStreamer)
#if defined(QGC_GST_STREAMING) || defined(QGC_QT_STREAMING)
    videoSourceList.append(videoSourceRTSP);
    videoSourceList.append(videoSourceUDPH264);
    // ... additional network sources
#endif

// UVC device enumeration
#ifndef QGC_DISABLE_UVC
    videoSourceList.append(UVCReceiver::getDeviceNameList());
#endif

该streamConfigured()方法验证所选视频源是否具有正确的配置参数

流协议和 GStreamer 集成

QGroundControl 使用 GStreamer 作为其网络流的主要视频处理引擎。该集成支持多种传输协议和视频编解码器。

GStreamer 管道架构

特定平台的解码器选择

系统根据目标平台自动过滤可用的硬件解码器src/设置/VideoSettings.cc240-271：

Android：删除 DirectX3D、VideoToolbox、VA-API、NVIDIA、Intel 解码器
Linux：删除 DirectX3D、VideoToolbox 解码器
Windows：删除 VideoToolbox、Vulkan 解码器
macOS：删除 DirectX3D、VA-API 解码器
iOS：删除 DirectX3D、VA-API、NVIDIA、Intel 解码器

低延迟模式优化

何时启lowLatencyMode用src/设置/视频.SettingsGroup.json123-128系统：

rtpjitterbuffer从管道中移除元素
将视频接收器设置为异步模式
将延迟减少约 200 毫秒
网络连接不佳时可能会导致帧丢失

视频显示和渲染系统

飞行显示视频组件处理实时视频渲染、纵横比管理、覆盖图形和用户交互控制。

显示组件架构

宽高比和缩放逻辑

视频显示器实现了复杂的缩放逻辑src/FlightDisplay/FlightDisplayViewVideo.qml86-115：

function getWidth() {
    if(_ar != 0.0){
        if(_isMode_FIT_HEIGHT 
                || (_isMode_FILL && (root.width/root.height < _ar))
                || (_isMode_NO_CROP && (root.width/root.height > _ar))){
            return root.height * _ar
        }
    }
    return root.width
}

缩放模式提供不同的行为：

FIT_WIDTH：视频宽度与容器匹配，高度按比例缩放
FIT_HEIGHT：视频高度与容器匹配，宽度按比例缩放
FILL：视频完全填满容器，可能会裁剪内容
NO_CROP：视频在容器内保留原始宽高比

热成像集成

该系统支持多种显示模式的热像仪叠加src/FlightDisplay/FlightDisplayViewVideo.qml176-213：

THERMAL_OFF：无热显示
THERMAL_FULL：热成像视频填满整个显示区域
THERMAL_PIP：画中画热覆盖
THERMAL_BLEND：混合热/可见光与不透明度控制

录音及存储管理

视频录制系统提供自动存储管理，具有可配置的限制和格式选项。

录制配置

环境	选项	目的
`recordingFormat`	mkv、mov、mp4	输出文件容器格式
`maxVideoSize`	MB 限制	最大存储分配
`enableStorageLimit`	布尔值	启用自动清理
`showRecControl`	布尔值	在 UI 中显示录制控件

存储限制行为

何时enableStorageLimit为真src/设置/视频.SettingsGroup.json92-98：

系统监控录制视频文件的总大小
超过限制时自动删除最旧的录音
默认限制：桌面 10240 MB，移动 2048 MB
存储在应用程序加载/保存路径的“视频”子目录中的文件

文件命名和组织

视频文件以系统命名的方式保存在配置的目录结构中。录制系统与应用程序的文件管理功能集成，确保所有已保存数据类型的组织方式一致。

相机控制集成

该媒体系统与 MAVLink 摄像机控制集成，可实现高级摄像机操作，包括缩放、捕捉模式和万向节控制。

相机控制流程

缩放控制实现

视频显示实现了捏合缩放功能，可转换为 MAVLink 缩放命令src/FlightDisplay/FlightDisplayViewVideo.qml215-234：

PinchArea {
    id: pinchZoom
    enabled: _hasZoom
    onPinchUpdated: {
        if(_hasZoom) {
            var z = 0
            if(pinch.scale < 1) {
                z = Math.round(pinch.scale * -10)
            } else {
                z = Math.round(pinch.scale)
            }
            if(pinchZoom.zoom != z) {
                _camera.stepZoom(z)
            }
        }
    }
}

特定平台的考虑因素

媒体系统通过条件编译和运行时检测来适应不同平台的能力和限制。

UVC 摄像头支持

QGC_DISABLE_UVC未定义的平台支持 USB 视频类摄像头src/设置/VideoSettings.cc42-44：

#ifndef QGC_DISABLE_UVC
    videoSourceList.append(UVCReceiver::getDeviceNameList());
#endif

该类UVCReceiver处理：

设备枚举和检测
无需 GStreamer 即可直接捕获视频
特定于平台的 USB 摄像头驱动程序

移动平台优化

移动平台针对资源密集型设置接收不同的默认值：

maxVideoSize：移动设备上为 2048 MB，桌面上为 10240 MB
enableStorageLimit：移动设备上默认为 true，以防止存储耗尽

Herelink 集成

特别支持具有平台特定变体的 Herelink 视频系统src/设置/VideoSettings.cc36-40：

#ifdef QGC_HERELINK_AIRUNIT_VIDEO
    videoSourceList.append(videoSourceHerelinkAirUnit);
#else
    videoSourceList.append(videoSourceHerelinkHotspot);
#endif

这允许根据部署目标进行不同的 Herelink 配置。